Гидростатическое давление. Что такое механика жидкости и газа

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................................................................ 5

Что такое механика жидкости и газа ........................................................ 5

Как пользоваться конспектами лекций .................................................... 5

Гидравлика (Механика жидкости)..................................................................... 6

Физические свойства жидкости................................................................. 6

Плотность ................................................................................................. 6

Удельный вес ........................................................................................... 6

Вязкость ................................................................................................... 6

Гидростатика................................................................................................ 7

Гидростатическое давление ..................................................................... 7

Основное уравнение гидростатики ........................................................... 7

Приборы для измерения давления .......................................................... 8

Эпюры давления жидкости ..................................................................... 10

Законы Архимеда и Паскаля ................................................................... 11

Гидростатический напор ......................................................................... 11

Гидродинамика........................................................................................... 12

Словарь гидравлических терминов ........................................................ 12

Уравнение неразрывности потока .......................................................... 14

Гидродинамический напор ...................................................................... 15

Уравнение Бернулли для жидкости ........................................................ 16

Разность напоров и потери напора ..................................................... 17

Напорная и пьезометрическая линии ..................................................... 18

Связь давления и скорости в потоке ..................................................... 19

Режимы движения жидкости ................................................................... 19

Расчёт напорных потоков ........................................................................ 21

Гидравлический удар .............................................................................. 23

Гидравлика отверстий и насадков .......................................................... 24

Расчёт безнапорных потоков .................................................................. 25

Теория фильтрация................................................................................... 27

Определения, термины и закономерности ............................................ 27

Фильтрационные расчёты ...................................................................... 30

Аэродинамика (механика газа)........................................................................ 34

Физические свойства газов....................................................................... 34

Плотность ............................................................................................... 34

Удельный вес ......................................................................................... 35

Вязкость ................................................................................................. 35

Статика газа................................................................................................ 35

Статическое давление ............................................................................ 35

Приборы для измерения давления ........................................................ 36

Эпюры давления .................................................................................... 37

Приведённое статическое давление ...................................................... 38

Динамика газа............................................................................................. 40

Словарь аэродинамических терминов ................................................... 40

Уравнение неразрывности потока .......................................................... 41

Приведённое полное давление .............................................................. 41

Уравнение Бернулли для газа ................................................................ 42

Разность давлений и потери давления ................................................ 43

Режимы движения газа ........................................................................... 43

Аэродинамика инженерных сетей .......................................................... 44

Расчёт систем с естественной тягой ...................................................... 45

Расчёт систем с естественной циркуляцией ......................................... 46

Архитектурно-строительная аэродинамика ........................................... 48

Фильтрация газа ..................................................................................... 50

Буквенные обозначения с предметным указателем.............................51

Справочные данные................................................................................... 54

Алфавитно- предметный указатель.........................................................55

Введение

Что такое механика жидкости и газа

Механика жидкости и газа (МЖГ) — это наука, изучающая закономерности покоя и движения жидкостей и газов. Студенты ПГС, ГСХ, ПСК изучают прикладную МЖГ, то есть те её закономерности, которые имеют практическое значение в области строительства.

Термин «механика жидкости и газа» имеет следующие синонимы:

— гидравлика и аэродинамика;

— гидрогазодинамика;

— техническая гидродинамика и газовая динамика.

«Гид­ро…» подразумевает воду, в общем случае — жидкость. «Аэро…» — воздух, в общем случае — газ. В строительстве чаще всего основ­ные рас­чёты, касающиеся жидкости и газа, связаны с водой и возду­хом.

В учебном процессе курс МЖГ является теоретической основой комплекса дисциплин по инженерным сетям и оборудованию зданий и сооружений (водопровод, канализация, отопление, вентиляция), используется при расчётах строительных конструкций на воздействие воды и ветра, для выбора строительного водоотлива и водопонижения в траншеях, котлова­нах и подземных проходках при наличии подземных вод.

Как пользоваться конспектами лекций

Прежде всего надо просмотреть их целиком, а затем внимательно прочитать от начала до ко­н­ца. В конце книги имеются вспомогательные разделы:

— буквенные обозначения с предметным указателем (с. 51);

— справочные данные (с. 54 ).

— алфавитно-предметный указатель (с. 55).

Буквенные обозначения с предметным указателем и алфавитно-пред­ме­т­ный указатель помогут быстро оты­скать тот или иной термин, формулу и т.д. Справочные данные могут пригодиться для решения задач.

Не следует забывать, что конспекты лекций являются лишь вспо­мо­га­тельным материалом. Они не могут заменить учебник — объём их огра­ничен. Не вмещают они и полного текста лекций. Их цель — кратким теле­гра­фным стилем выделить основные положения механики жидкости и газа, ко­то­рые в первую очередь необходимо знать для практической дея­тель­ности ин­жене­рам-строителям.

Гидравлика (механика жидкости)

Гидравликой называется раздел механики жидкости и газа, изучающий за­кономерности покоя и движения жидкостей. Гидравлика — это наука прибли­жённая, во многом эксперимен­тальная, но точность её формул при расчётах вполне достаточна для инже­нерной практики.

Физические свойства жидкости

Для практических задач гидравлики в области строительства имеют значение три физических свойства жидкости: плотность, удельный вес, вязкость.

Плотность

Плотность r — это масса единицы объёма жидкости (кг/м3)

,

где m — масса, кг; V — объём, м3.

Плотность воды при температуре +4 °С равна 1000 кг/м3. Другие зна­чения плотности воды в зависимости от температуры можно найти в справочных данных на с. 54. Легко заметить, что плотность воды зави­сит от темпера­туры незначительно. В большинстве гидравлических расчётов свойствами сжи­маемости и температурного расширения жидкостей прене­брегают, например, для воды считают плотность постоянной и рав­ной 1000 кг/м3.

Удельный вес

Удельный вес g — это вес единицы объёма жидкости (Н/м3)

,

где G — вес (сила тяжести), Н; V — объём, м3.

Связаны удельный вес и плотность через ускорение свободного паде­ния (g = 9,81 » 10 м/с2) так :

.

Вязкость

Вязкость — это свойство жидкости проявлять внутреннее трение при её движении, обусловленное сопротивлением взаимному сдвигу её частиц. В по­коящейся жидкости вязкость не проявляется. Количественно вязкость мо­жет быть выражена в виде динамической или кинематической вязкости, ко­торые легко переводятся одна в другую.

Вязкость динамическая m , Па· с = Н· с / м2.

Вязкость кинематическая , м2 / с.

Справочные данные по вязкости воды в зависимости от температуры мо­жно найти на с. 54. Зависимость уже более суще­ственная, в отличие от плот­ности. Для всех жидкостей характерно, что с увеличением температуры вяз­кость их уменьшается.

Гидростатика

Гидростатика — это раздел гидравлики (механики жидкости), изучающий покоящиеся жидкости. Она изучает законы равновесия жидкости и распределения в ней давления. Основные величины, используемые в гид­ростатике, —это давление p и напор H.

Гидростатическое давление

Гидростатическое давление p — это скалярная величина, хара­к­теризую­щая напряжённое состояние жидкости. Давление равно модулю нормального напряжения в точке: p = /s /.

Давление в системе СИ измеряется в паскалях: Па = Н / м2 .

Связь единиц давления в различных системах измерения такая:

100000 Па = 0,1 МПа = 1 кгс/см2 = 1 ат = 10 м вод. ст.

Два свойства гидростатического давления:

1. Давление в покоящейся жидкости на контакте с твёрдым телом вы­зывает напряжения, направленные перпендикулярно к поверхности раздела.

2. Давление в любой точке жидкости действует одинаково по всем на­правлениям. Это свойство отражает скалярность давления.